Aşırı düşük frekans

Aşırı düşük frekans (ADF) ya da ELF frekans aralığı 3 ile 30 Hz arasında değişen radyo dalgası bandıdır. Amerika Birleşik Devletleri Donanması ve Sovyet/Rus Donanması tarafından dalışa geçmiş denizaltılarla iletişimde kullanılmıştır.

Açıklama
Deniz suyunun iletkenliği denizaltılarla elektromanyetik iletişime büyük ölçüde engeldir. Yine de ADF frekans aralığındaki sinyaller deniz suyunun daha derinlerine ulaşmada başarılıdırlar. ADF iletişim kanallarının kullanışlılığını iki etken sınırlar: denizaltılara dev bir verici yerleştirmenin pratik imkânsızlığından kaynaklanan tek yönlü iletişim ve daha önemlisi dakikada birkaç harflik düşük veri aktarım hızı. Bu nedenle ADF sinyallerine çoğunlukla denizaltılara, farklı iletişim yollarının kullanılmasının uygun olduğu düşük derinliklere yükselme emri vermek için başvurulur.

ADF iletişiminin güçlükleri
ADF bandında yayın yapmanın başlıca güçlüklerinden biri vericinin büyüklüğüdür. Vericinin ölçüleri, üretilmek istenen elektromanyetik dalganın dalgaboyu oranında (en azından onda biri) olmak zorundadır. Örneğin 1 Hz'lik (saniyede bir vuruş) bir sinyalin dalgaboyu, elektromanyetik dalgaların söz konusu ortamda (denizsuyu için elektromanyetik dalgaların hızı, ışığın boşluktaki hızından önemsenmeyecek bir oranda daha küçüktür) 1 saniyede kattettiği yola eşit olacaktır. Rus donanmasının 3–30 Hz'lik sinyaline karşılık Amerikan Donanması günümüzde yaklaşık 50–85 Hz'lik ADF sinyalleri kullanmaktadır. Bu nedenle ADF dalgaboyu saniyede ~299 792 km'nin 50–85 Hz'e bölünmesiyle hesaplanır. Bu da 3450–5996 km aralığına karşılık gelir. (Karşılaştırmak için Dünya'nın kutuplardan ölçülmüş çapının 12715 km, ekvatordan ölçülenin ise 12756 km olduğu hatırlanabilir.) Bu dev ölçü gereksinimi ADF sinyallerinin uluslararası menzillerde iletilmesi isteği ile birleşince dünyanın tamamının yerin derinliklerine inen çok uzun kablolarla birlikte anten olarak kullanılmasını gerektirir. Çok daha küçük verici istasyonların inşa edilebilmesi için elektriksel uzatma (electrical lengthening) gibi çeşitli yöntemler kullanmak gerekir.

Amerika Birleşik Devletleri, 2004 Eylül'ünün sonlarında başlayan sökümlerine dek, biri Wisconsin Chequamegon-Nicolet Ulusal Ormanı'nda diğeri Michigan Escanaba Nehri Eyalet Ormanı'nda (yapımından önce, Sanguine Projesi olarak isimlendirilmiş ancak daha sonra yatırımların küçültülmesiyle ismi de EDF Project (ADF Projesi) olarak değiştirilmiştir) olmak üzere iki vericiye sahipti. Her ikisinin bağlantılarında da zemin dipolü olarak da adlandırılan uzun mesafe güç hatları kullanılmıştır. Bu hatların kabloları çapı 22.5 ile 45 arasında değişen teller bütününden oluşuyordu. Bu yöntemin verimsizliği nedeniyle sistemi çalışır durumda tutmak için dikkate değer oranda elektrik gücü gerekiyordu.

Diğer kullanımlar
20 Hz'lik vericiler ayrıca Boru hattı denetim ölçerlerinde (İng: ) de bulunmaktadır. Gönderilen sinyaller genellikle ölçerin boru hattında sıkıştığında izlenebilmesi amacıyla kullanılır.

Kimi amatör radyocular da, ev yapımı büyük antenlerle ADF (hatta daha düşük) sinyalleri kaydedip bunları yüksek hızlarda yeniden çalarak dünyanın elektromanyetik alanının doğal dalgalanmalarının sesini yakalamaya çalışmaktadırlar. Burada manyetik bantların hızlarının yükseltilmesi sinyallerin frekansını artırarak duyulabilir ses aralığına aktarılmasını sağlar.

Doğal ADF dalgaları
Doğal ADF dalgaları yeryüzü ile iyonosfer katmanı arasında bulunur. Atmosferdeki elektronların titreşmesine yol açan yıldırımlar tarafından başlatılır. Dünya ve iyonosfer arasındaki bölgenin temel frekansına karşılık gelen dalgaboyu dünyanın çevre uzunluğuna eşittir, bu da 7.8 Hz'lik bir rezonans frekansına karşılık gelir. Bu frekans (ve daha yüksek rezonans frekansları: 14, 20, 26 ve 32 Hz) ADF aralığındaki tepe noktalarıdır ve Schumann Rezonsı olarak adlandırılır.

ADF sinyalleri kesin olmamakla birlikte Satürn'ün uydusu Titan da saptanmışlardır. Titan'ın yüzeyinin zayıf bir ADF yansıtıcısı olduğu sanılmaktadır, bu nedenle bazı teorik modellere göre ADF sinyallerinin okyanus sularının amonyakla yaptığı derin yüzeyden yansıdığı tahmin edilmektedir. Ayrıca Titan'ın iyonosferi, 1200 km yükseklikteki ana iyonesfere ek olarak 63 km yükseklikte başka yüklü parçacık katmanına sahip olmasıyla Dünyanınkinden çok daha karmaşık bir yapı gösterir. Bu bir anlamda Titan'ın atmosferinin titreşen iki ayrı bölgeye ayrılması demektir. Yoğun yıldırımların gözlemlenmeyişi Titan'ın doğal ADF dalgalarının kaynağı hakkında belirsizliklere yol açar.

Magnetarlar, Güneş'in görünür ışık tayfında yaptığı ışımanın 100.000 katına denk bir güç çıkışıyla ADF dalgası yayarlar. Yengeç Bulutsusundaki pulsar 30 Hz frekansında, bu güçte ışımaktadır. Bu frekanstaki ışıma, yıldızlar arası ortamın plazma frekansının altındadır, böylece yıldızlar arası ortam bu ışımaya opaktır ve ışıma Dünya'dan gözlemlenemez.